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MECCATRONICA
primo piano
Novembre/Dicembre 2014
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Automazione e Strumentazione
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Produrre batterie innovative
Un’attività altrettanto importante è svolta da
Festo nell’ambito del centro tedesco ZSW e del
relativo Laboratorio per la Tecnologia delle Bat-
terie (eLab), un impegno ambizioso e strategico
nel vero senso di questi vocaboli.
In effetti, le istituzioni tedesche hanno consi-
derato la stima, confermata da diversi analisti
indipendenti, che in un mezzo di locomozione
elettrico circa il 40% del costo di produzione e
di vendita è dovuto alle batterie. Questo vuol dire
che se l’industria tedesca vuole poter
controllare
e gestire la catena del valore nella produzione
di autoveicoli
, cosa necessaria per rimanere com-
petitivi in un mercato combattivo e fondamentale
per l’economia del Paese, deve poter controllare
la tecnologia degli accumulatori elettrici, che da
soli contano come quasi la metà del valore del
prodotto finito.
Nel campo degli
accumulatori al litio,
lo ZSW eLab deve
esplorare l’applica-
zione della chimica
più efficiente ed ela-
borare le soluzioni
meccatroniche più
efficaci per la reale
industrializzazione
delle batterie, che è
un’attività estrema-
mente complessa.
La struttura delle
batterie al litio è realizzata con una pila di nume-
rosi strati, che comprendono anodo, elettrolita
e catodo. Questi film, per garantire l’efficienza
necessaria (in termini di peso, volume e densità
energetica), devono essere realizzati con spessore
minimo ed estremamente preciso, senza la ben-
ché minima impurità.
La presenza di umidità, o di residui del taglio
degli elettrodi (particolato conduttore), o di una
imperfezione nello spessore del dielettrico, sono
tutti problemi che possono causare un ponte tra
gli elettrodi, con il relativo cortocircuito che com-
promette il funzionamento della batteria.
Le tecnologie di Festo sono utilizzate proprio
nel cuore dello ZSW eLab, nelle ‘camere bian-
che’ che, per garantire la totale assenza di umi-
dità, devono lavorare a temperature molto basse
(tra -40 e -65 °C); un sfida notevole per qualsi-
asi dispositivo d’automazione. Festo ha studiato
le soluzioni di automazione più adatte a questi
ambienti estremi, per i quali ha fornito i suoi
motori passo-passo EMMS-ST, i servo-con-
trollori CMMO-ST, i cilindri elettrici DNCE, i
cablaggi NEBM e NEBU.
Le soluzioni Festo, che sono basate su prodotti
di serie e standardizzati, consentono di operare
in ambienti a bassa umidità con le prestazioni
tipiche dei sistemi appositamente progettati per
‘camere bianche’, ma mantenendo una maggiore
efficienza in termini di costi. In particolate, le
soluzioni di movimento di Festo sono utilizzate
nel laboratorio dove si studia l’usura delle batterie
al litio, che sono sottoposte a lunghi cicli di carica
per ottimizzarne i componenti.
I servo controllori CMMO-ST operano in anello
chiuso con i motori passo-passo di Festo, uti-
lizzando delle funzionalità che semplificano
l’installazione e la configurazione del sistema.
Il controllore di Festo incorpora un server web
Html che permette di configurare ed accedere
facilmente alla diagnostica dei motori anche in
modalità remota, con la possibilità di rendere
operativo un intero gruppo di motori ricorrendo a
un configuratore web.
L’industria del futuro
L’attività di sviluppo delle tecnologie di produ-
zione degli accumulatori al litio portata avanti
da ZSW è doppiamente strategica per l’indu-
stria tedesca, che avrà presto una forte richiesta
di queste soluzioni sia per i produttori di auto-
veicoli, tanto quelli elettrici che quelli ibridi, sia
per quanto riguarda il settore della produzione di
energia da fonti rinnovabili. È infatti prevedibile
che, specialmente con la futura disponibilità di
batterie usate provenienti dal settore dell’autotra-
zione elettrica, anche le tecnologie di produzione
dell’energia da fonti rinnovabili potranno bene-
ficiare di accumulatori più efficienti
, ovviando
così ai problemi più comuni delle fonti rin-
novabili
. Le numerose batterie al litio usate per
autotrazione, che nel tempo perderanno parte
della loro capacità di accumulo dell’energia,
potrebbero essere riciclate per applicazioni stati-
che, per garantire la continuità nella fornitura di
energia, ovviando così all’intermittenza di alcune
fonti energetiche rinnovabili, come quella solare
o eolica. Saranno quindi di molti settori diversi le
industrie che beneficeranno dell’attività di ricerca
e di produzione di competenze svolta nell’ambito
del programma dello ZSW eLab.
Festo, aderendo a questo programma e confer-
mando la sua capacità di produrre automazione
adatta a questi compiti così impegnativi, ha dimo-
strato una lungimiranza pari a quella delle istitu-
zioni tedesche che hanno voluto istituire lo ZSW
eLab di Ulm. Così, Festo può proporsi sui mer-
cati mondiali come
partener consolidato e affi-
dabile per realizzare soluzioni meccatroniche
anche nell’ambito di applicazioni industriali così
complesse e strategiche.
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La linea di assemblaggio degli
elettrodi di celle al litio nel
laboratorio tedesco ZSW